Detection of parity-mixed Cooper pairs in atomic layer superconductors without inversion symmetry

无反演对称性原子层超导体中奇偶混合库珀对的检测

基本信息

批准号：
21H01817
负责人：
吉澤俊介
金额：
$ 11.48万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

空間反転対称性の破れた超伝導体では、超伝導を担うクーパー対が偶奇パリティの混じったものとなるとされ、空間反転対称性の破れの直接の帰結である重要な特徴とされる。このことを実験的に確かめるため、本研究は面直または面内の空間反転対称性の破れた「原子層超伝導体」において磁場中・極低温走査トンネル顕微鏡（STM）による詳細な分光測定を行う。2022年度にはNbSe2の電荷密度波（CDW）の研究で大きく進展した。2021年度にSTMの性能評価の一環としてNbSe2のSTM測定を行ったおり、そこで取得した高解像度STM像の解析を行ったところ、電荷密度波が局所的に3×3周期の2種類の整合構造をとり、それが互い違いの三角形ドメイン構造を作っている様子を明瞭に可視化することに成功した。そのドメイン構造は1980年前後に中西・斯波らが発表したランダウ自由エネルギーに基づく理論で予想されていたことを見出し、時間依存ランダウ・ギンツブルグ理論にもとづくシミュレーションを行って実験的なドメイン構造をよく説明することを確かめた。また、半導体表面の原子層超伝導体として、異方的超伝導が示唆されているシリコン基板上のスズ原子層の作製と測定を試みた。ホウ素が析出したSi(111)表面を使うことにより、スズ原子層特有のモット絶縁体ギャップが減少し金属に近づくことは確認されたが、超伝導が発現する試料は得られなかった。超伝導ニオブ探針のテストも実施した。Au(111)表面で（探針の）超伝導ギャップを観測できたが、測定中に探針先端が飛んでしまい、本番実験に用いることはできなかった。セレン蒸着用の真空装置に関しては、薄膜製作に取り掛かる前に、試料搬送機構の製作を行った。

在空间反演对称性破裂的超导体中，据说负责超导性的库珀对与偶数偶尔混合在一起，使其成为突破空间反演对称性的直接结果。为了通过实验验证该研究，本研究使用磁场和低温扫描隧道显微镜（STM）使用详细的光谱测量值，在“原子层超导体”中，面部或平面中的空间倒下对称性损坏。在2022年，在NBSE2中的电荷密度波（CDW）研究中取得了重大进展。在2021年，作为STM性能评估的一部分，在NBSE2上进行了STM测量结果，当我们分析那里获得的高分辨率STM图像时，我们能够清楚地看到电荷密度波在本地采用两种类型的匹配结构，即3 x 3循环，创建了一个替代离散的三角形域结构。发现该域结构是由Nakanishi和Shiba等人发表的基于Landau自由能的理论预测的。在1980年代左右，进行了基于时间依赖的Landau-Ginzburg理论的模拟，以确认实验域的结构得到了很好的解释。此外，我们试图在硅底物上制造和测量锡原子层，这表明在半导体表面上作为原子层超导体作为各向异性超导性。通过使用沉积硼的Si（111）表面，可以降低锡原子层独有的Mott绝缘体间隙并接近金属，但没有获得显示超导性的样品。还测试了超导尼伯探头。在AU的表面上观察到（探针）的超导差（111），但在测量过程中探针的尖端飞行，因此无法在实际实验中使用。关于用于硒沉积的真空设备，在开始生产薄膜之前制造了样品输送机制。